隔離型雙向全橋DC-DC變換器優(yōu)化控制研究.pdf

1、在電池的充放電、電動汽車、不間斷電源系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)、可再生能源系統(tǒng)等需要電能變換的場合，為了減小體積，節(jié)約成本，提高效率，雙向DC/DC變換器獲得了越來越廣泛的應用。雙有源橋直流變換器作為一個較新穎的電能變換裝置，具有易于實現(xiàn)軟開關，能量雙向流動，器件電壓電流應力小，功率密度大，效率高，體積小等優(yōu)點，已成為近年來研究的熱點。目前國內外學者已經對雙有源變換器拓撲和相關控制策略進行了研究，但對閉環(huán)控制的優(yōu)化策略研究較少。

2、
　　本文以雙有源橋變換器為研究對象，針對雙有源橋變換器在系統(tǒng)參數(shù)不確定時閉環(huán)控制下的輸出魯棒性及動態(tài)性能問題，在學習和研究變換器拓撲和工作原理基礎上，根據(jù)簡化的電路模型，建立了系統(tǒng)的小信號平均模型和其多胞型結構，提出了一種參數(shù)優(yōu)化的混合優(yōu)化策略，完成了控制系統(tǒng)的設計。通過構建仿真模型驗證控制策略的正確性和優(yōu)越性，最后完成了控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。論文研究工作主要完成內容有：
　?、僭趯ψ儞Q器穩(wěn)態(tài)工作分析的基礎上，給出了輸出電壓、輸

3、出功率、輸出電壓紋波率等重要電路參數(shù)，分析了軟開關范圍和死區(qū)對移相角的影響等變換器設計的關鍵問題。通過簡化電路模型，建立了變換器的小信號平均模型，針對變換器參數(shù)不確定性，建立了變換器多胞體結構模型。
　　②通過對線性矩陣不等式理論的學習和研究，運用線性二次調節(jié)器問題的線性矩陣不等式優(yōu)化理論，在滿足給定的約束條件下，得到了變換器優(yōu)化參數(shù)的求解表達式。為了進一步提升系統(tǒng)的動態(tài)響應性能，提出了一種混合優(yōu)化閉環(huán)控制策略，將輸出電流引入了控

4、制環(huán)。
　　③根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出指標，設計了控制系統(tǒng)中變換器的電路參數(shù)。利用線性矩陣不等式方法，通過求解優(yōu)化參數(shù)的表達式，得到了優(yōu)化參數(shù)，完成了系統(tǒng)的閉環(huán)控制器設計。在Matlab中構建了變換器閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型，仿真結果驗證了變換器在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)時均滿足理論分析的相關特性，同時表明了在負載階躍擾動時，控制系統(tǒng)動態(tài)響應的優(yōu)越性。
　?、茏詈笠?FPGA為主控芯片，完成了系統(tǒng)的硬件電路設計與制作。借助QuartusII9.1平臺